BOPPPS模型在化學電源的應用

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摘要：結合本校新能源材料與器件專業化學電源課程的特點，基于boppps模型設計教學過程。該教學方式能提高學生學習積極性和課堂參與度，以及師生間的互動，進而提升學習效率和教學質量。

關鍵詞：新能源材料與器件；BOPPPS模型；化學電源；教學設計

隨著全國高校學科教學改革和發展，為貼合不同教育需求，出現了許多富有特色的教學模式，如BOPPPS、翻轉課堂、案例教學法和OBE理念等[1-4]。這些教學模式獲得了較好的教學效果，極大地提高了學生學習效率和學習主動性，提高了教學質量。源于加拿大的BOPPPS教學模型較好地契合了專業課程教學設計的需求，將教學過程劃分為引入、目標、預測、參與式學習、后測以及小結六個部分，是一種以教學目標為導向，以參與式學習為核心，指導課堂教學各環節的教學模式[5-6]。本文以新能源材料與器件專業核心課程化學電源為例，圍繞教學目標，將BOPPPS教學模型引入課堂教學過程，建立以教師正確引導為基礎，以師生有效互動為載體的創新型教學模式，打造“有智慧、有溫度、有活力”的課堂教學，旨在提高課程教學質量和人才培養質量?；瘜W電源是面向新能源材料與器件專業本科三年級學生開設的一門專業必修課，使用教材為程新群主編的《化學電源》，化學工業出版社2018年9月第二版，主要講解鉛酸蓄電池、鋰電池、鋰離子電池、燃料電池、金屬空氣電池和電化學電容器等內容。通過本課程的理論學習和實踐，學生可掌握常見化學電源的工作原理、結構與制造工藝流程，了解所涉及的物理、化學、材料及儲能科學相關基礎理論知識、實驗研究方法、材料體系應用。同時，兼顧化學電源技術研究前沿，包括鋰硫電池、鋅離子電池、鈉離子電池和固態電解質等，以有效知識為主體，搭建能夠支持學生終身學習的知識和能力基礎，為后續從事儲能材料設計與制備、器件與系統的研究、開發、制造和管理技術能力和工程實踐能力打下一定的基礎，以適應各種新能源產業領域對人才的需求[7-8]。

一、學情分析

在新能源材料與器件專業的學生培養過程中，化學電源作為一門承前啟后的專業主干課程，具有多學科融合交叉、知識理論復雜及實踐性強的特點[9-10]。在該專業課程體系中，先修課程有固體物理、材料物理化學、電化學原理等，后續課程為儲能材料制備技術、電池設計與制造工藝學、電池管理系統等。引導學生適應從專業基礎課程到專業方向課程的知識轉變具有非常重要的意義，不僅關系到加深專業認識、拓展理論深度、提升工程實踐能力和創新能力，而且影響對專業知識體系的構建，以及對后續專業課的學習興趣。在傳統課堂教學中，教學模式可劃分為以教師為主體和以學生為中心的兩個層面。以教師作為主體的教學過程中，往往出現“填鴨式”教育，學生無思維拓展和能力提升空間，難以調動主動學習積極性和創造性[11]。以學生為中心的自主探索式教學，盡管在一定程度上能提高學生在教學活動中的主體作用，也存在流于形式、難以引發深入思考及教學過程組織紀律松散等問題，其規?；茝V受到了極大限制。無論是通過以教師為主體的灌輸式教學，還是單純以學生為中心的自主探索式教學，都不能做到專業知識與技能的良好傳授，只有建立教師正確引導和師生有效互動的協同作用機制，才能在最大程度上提升教學質量。

二、BOPPPS教學模型教學探索

以化學電源第九章節中鋰離子電池的正極材料為案例，將BOPPPS教學模型應用于課程教學，通過引導式提問測試、課堂觀察及課后反思等，考察BOPPPS教學模型的實際效果。

（一）引入

一個好的開場往往可以使學生快速融入課堂教學，以主動的態度尋求知識和發現問題，也為形成師生間良好課堂互動打下基礎[12]。首先觀看寧德時代和比亞迪動力電池制造視頻。通過視頻并結合課程學習目標，提出鋰離子電池工作原理是什么，主要由哪幾部分組成，正負極材料分別用的是什么等具有實際應用背景的問題。視頻導入既讓學生直觀了解鋰離子電池的生產制造流程和最新前沿技術研發動向，也激發學習興趣和求知欲望。

（二）目標

通過課件和講解方式提出目標要求，讓學生對新知識需要掌握的程度有清晰明確的認識，領會和了解本節學習目標和知識的重點難點。鋰離子電池的正極材料學習目標包括掌握作為鋰離子電池正極材料應滿足哪些基本要求，常見正極材料的晶型結構及儲能機理，了解不同種類鋰離子電池正極材料應用現狀和發展趨勢。上述學習目標也是教師的教學依據和檢測學生學習效果的評估標準，反映了學生通過學習能夠掌握的知識和具備的能力。

（三）預測

在課程講解之前，通過問題引導了解學生對于鋰離子電池正極材料的認知，結合引入階段所提及的問題，讓學生進行簡要回答，如“常見的鋰離子電池正極材料有哪些”，“充電和放電過程正極材料中鋰離子和電子的運動規律”等。通過學生對問題的回答情況，了解學生關于鋰離子電池正極材料的基本概念及相關知識的儲備，為下一步課程內容講解作準備。

（四）參與式學習

參與式學習是BOPPPS教學模型重要、核心的教學環節，重在體現以學生為中心，教師為主導地位的教學思路。目的是積極引導學生自我管理、主動學習，提高學習效率，提升自主學習能力，使學生深入參與教學互動[13]。教學過程中針對不同教學內容，可以采取不同參與式學習方案，以適應不同學習者的學習風格，增強學生上課的積極性、主動性和學習熱情[14]。例如，在討論正極材料的晶型結構時，可以拋出問題“快速充電技術對鋰離子電池正極材料結構有什么要求”，“鋰離子電池容量衰減和正極材料結構有什么關系”等與實際應用聯系緊密的問題。這些問題涉及課程的核心知識點，可以讓學生分組討論。這種方式不僅強化了合作意識，也使學生在獨立思索的基礎上，協作探究問題本質，培養團隊意識。也可以采用演示匯報的參與式學習方案，如提出“為解決目前動力電池能量密度低的問題，從鋰離子電池正極材料著手有哪些方法”，“下一代鋰離子電池正極材料的發展方向有哪些”等開放式問題。學生通過課前查閱資料，收集信息，并在課堂上演示匯報自己對問題的理解和思考。這種方式強調學生學習自主性的充分發揮，強化了教學活動對于學生自主創新能力與自主創新精神的培養，使學生善于利用已有知識和經驗積極主動探究新知識，形成穩定的探索與創新意識。教師的主導地位體現在對參與式學習方案的整體把控，鼓勵學生創新性思維，著力創設寬松和諧的課堂氣氛，為學生自主創新性思維提供良好的環境；針對學生對新知識理解的不深刻、不全面的問題，及時進行具體講解。參與式學習明晰教師引導方法和課堂師生互動間的內在協同機制，深化理解參與式教學方法對于知識傳授的具體作用。建立針對不同具體課程內容、不同學習者的多元化教學模式，將原本冰冷的課堂變為知識與知識碰撞、心與心交流的場所，在傳授理論知識的同時，著力培養和提升學生的創新能力，達到師生高度和諧，學生獨立自主發展的目標。

（五）后測

課堂知識講解結束后，圍繞教學目標有針對性地選擇一些隨堂測試題，以檢驗課堂教學效果。通過讓學生回答“常見鋰離子電池正極材料合成方法有哪些，各自的優缺點是什么”，“鋰離子嵌入和脫出過程對正極材料結構有什么影響”，“為什么大電流充放電時正極材料充放電比容量會減小”等一系列測試題，從材料合成、結構變化和電化學性能等不同層面檢測學習效果和教學效果。教師通過對學生回答情況的反饋判斷教學設計的活動是否達到預期效果，進而對教學目標實現情況作出評估。

（六）小結

教師圍繞教學目標對教學內容進行簡要回顧和總結，點明重點和化解難點。同時，可以安排一些課外拓展內容，讓學生體會鋰離子電池在電化學儲能器件中的重要地位，感受材料科學結構之美和孕育的巨大價值，理解大力發展清潔能源為早日實現碳達峰、碳中和目標的重要戰略意義。充分挖掘課程中蘊含的思政元素，與專業知識進行有效融合，達到教書與育人的統一[15]。既強化教學目標，又對學生進行人文素養熏陶和思政教育。

三、結論

將BOPPPS教學模式應用到新能源材料與器件專業課教學，能夠提高化學電源課程的成績，調動學生對教學過程的深度參與及建立良好的師生互動關系，使教學質量大幅提升。值得注意的是，由于化學電源課程內容較多，并不是所有的章節都可以嚴格采用BOPPPS模型來設計，應根據課程教學目標和教學內容對模型中的細節進行調整，并建立適用于不同具體課程的多元化創新教學方法，提高該方法的可實踐性。

作者：俞娟 趙俊楷 袁艷 李林波 張朝暉 單位：西安建筑科技大學冶金工程學院